История изучения некоторых опухолевых вирусов - рак: эксперименты и гипотезы
«Рак — заболевание не инфекционное». Эта сентенция, подкрепленная многовековым опытом хирургов и патологов, в конце концов, стала незыблемой как гранит- вот почему при обращении с опухолевым материалом никогда не принимались никакие меры предосторожности, отделения с раковыми больными не изолировались. Мысль о том, что вирусы иногда могут вызывать рак, казалась смехотворной. Вирусы могут вызывать ветряную оспу и грипп, но какое отношение они имеют к раку желудка и легкого?
Однако вирусология всегда была революционной наукой. Первый голландский вирусолог, Марциус Виллем Бейеринк (1851—1931), ботаник по профессии, потряс своих коллег заявлением, что ему удалось перевить мозаичную болезнь табака бесклеточным экстрактом, полученным от больных растений. Бейеринк очищал экстракты, пропуская их через толстые фильтры, которые, судя по всему, задерживали все бактериальные клетки. Однако согласно представлениям бактериологов бактериальные клетки — необходимая предпосылка для передачи инфекции- значит, «бесклеточные экстракты» никак не могли быть заразными.
Не удивительно, что первых вирусологов попросту подняли на смех, заявляя, что у них дырки либо в фильтрах, либо в голове. В ответ Бейеринк терпеливо писал: «Наличие таких инфицирующих агентов доказывает, что жизнь — если важнейшими ее признаками считать процесс обмена веществ и воспроизводство — может существовать и вне связи со структурами. В своей наиболее примитивной форме жизнь подобна пламени и, как пламя, питается живой субстанцией- пламя это не возникает из ничего, а передается пламенем же». На языке старой теории элементов можно было бы говорить об «огне и воде».
Бейеринк, будучи человеком упрямым, и в жизни проявлял склонность к бунтарству. Когда он получил назначение в политехническую школу в Дельфте, ему пришлось обсуждать с директором проблемы реорганизации. На замечание директора о том, что администрацию следует сохранить, Бейеринк ответил: «Если что-либо и следует упразднить, так это пост директора». С проблемами подобного рода приходится сталкиваться и сейчас. Возвращаясь же к теории Бейеринка, мы должны признаться, что она была быстро дискредитирована.
Вскоре было установлено, что даже «фильтрующиеся вирусы» имеют определенные размеры, которые можно установить с помощью калиброванных фильтров. Однако вирусы нельзя культивировать на искусственных средах, для их воспроизводства требуются живые клетки. Для вирусов хорошо подходит образное выражение «жизнь взаймы» или такие определения, как «паразиты на внутриклеточном уровне» и «бродячие гены». Вирусы вынуждают клетку- хозяина поставлять энергию и материал для воспроизводства новых вирусов. Когда они перенимают команду, клетка начинает работать против самой себя ради выполнения их задания. Клетки, зараженные вирусом, отмечены печатью смерти, но и вирус без клетки мертв.
Когда Стенли установил, что вирус табачной мозаики (ВТМ) способен кристаллизоваться, многим ученым показалось, что вирусы полностью выпадают из области биологии. Сегодня возбуждение по поводу «кристаллической жизни» поутихло, а вирусология заняла достойное место в биологической корпорации.
Однако на долю исследователей, занимающихся опухолевыми вирусами, выпал иной жребий: они вынуждены были продолжить борьбу за свое признание, ибо с самого начала их гипотезы оказались в прямом противоречии с двумя основными догмами медицины:
- Они открыто отрицали учение Вирхова о раке как о клеточной, и только клеточной болезни. Согласно учению Вирхова, раковая клетка становится раковой «сама по себе»- в паразитах нужды нет.
- Иногда они не признавали и постулатов Коха. Роберт Кох утверждал (а все бактериологи утверждают это и до сих пор), что причину инфекционного заболевания можно установить лишь после выполнения ряда требований:
а. В каждом конкретном случае заболевания необходимо выявить микроорганизм. При этом важнейшую помощь оказывают микроскоп и агаровые диски.
б. Возбудителя нужно вырастить в чистой культуре.
в. Такие чистые культуры должны обладать способностью вызывать заболевание у подходящих животных.
г. У заболевшего животного необходимо выделить возбудитель и подвергнуть его дальнейшему культивированию.
Самому Коху и многим его последователям, придерживающимся этих правил, удалось выявить возбудителей многочисленных инфекционных заболеваний. Но уже Пастеру приходилось, как говорится, срезать острые углы. Правда, и он мог переносить возбудителя бешенства от одной собаки к другой и даже от кролика к кролику, однако он не был в состоянии ни видеть этот вирус, ни культивировать его вне живого организма.
Вирусологи опухолей сталкиваются с еще большими трудностями. Им также не удается разглядеть опухолевые агенты под микроскопом- не могут они и культивировать их в искусственных средах. Но еще более удручает то обстоятельство, что часто они не в состоянии выделить вирус даже из тех опухолей, которые сами же индуцировали с помощью бесклеточных экстрактов: вирус как бы исчезает из этих опухолей. Часто в таких опухолях нельзя не только обнаружить характерные частицы вируса, но даже приготовить инфекционные экстракты вирусных опухолей. В подобных случаях вирусологи пользуются термином «маскированный вирус».
Однако на самом деле вирусы вовсе не исчезают: сначала обнаруживаются их следы, а затем и сами маскированные вирусы. Вирусы как бы отдыхают: ведь вовсе не обязательно заставлять хозяина создавать одну вирусную частицу за другой до саморазрушения! Более того, клетка может пережить вирусную инфекцию, но подчас слишком дорогой ценой: она утрачивает свою пригодность для высшего организма, становится опухолевой клеткой и тем самым убивает весь организм и, как следствие, самое себя.
А теперь рассмотрим наиболее важных представителей опухолевых вирусов.
Лейкозы у кур
Хронические лейкозы не редки у кур. При этом поражаются костный мозг и лимфоидные органы, такие, как селезенка или лимфатические узлы. Кроме того, куры заболевают «красной лейкемией», когда в крови преобладают незрелые эритроциты — эритробласты.
В 1908 г. Дейнс Эллерманн и Бэнг обнаружили, что эритробластозы можно перевивать при помощи бесклеточных экстрактов. «Фильтрующиеся агенты» содержатся в крови больных кур в таких количествах, что 1 нл1 крови оказывается достаточным, чтобы заразить здоровую птицу.
История опухолевых вирусов могла бы начаться именно с этого открытия, но в то время лейкозы не признавались «раковыми заболеваниями». Таким образом, догма об исключительно клеточной природе рака оставалась пока непотревоженной.
Помимо эритробластозов, у кур наблюдаются миелоидные лейкозы. Эта форма также вызывается вирусом и может перевиваться бесклеточным экстрактом. К сожалению, куры даже в пределах одного штамма проявляют чрезвычайную вариабельность в реакции по отношению к этим вирусам. Поэтому для получения статистически достоверных данных требуется большое число животных. Дж. У. Бёрд и Д. Бёрд, пытаясь преодолеть эту трудность, разработали конвейерную методику, благодаря,, которой получение достаточного количества вирусов перестало быть проблемой: в 1 мл крови может содержаться 109 «инфекционных» вирусных частиц. Для концентрации этих частиц достаточно простого ультрацентрифугирования.
Лимфоидные же лейкозы (лимфолейкозы) в течение долгого времени не поддавались перевивке. Это было особенно досадным, так как именно лимфолейкозы причиняли большой экономический ущерб. Там, где интенсивное выращивание кур ведется на ограниченных площадях, почти половина птиц может поражаться этим заболеванием. Лимфолейкоз стал своего рода «культурным заболеванием» кур.
При этой форме лейкозные клетки обычно «застревают» в ткани и не выносятся обратно в ток крови («алейкозная форма»). Скопления лимфоцитов встречаются главным образом в сильно увеличенной печени, а также в легких, поджелудочной железе, почках и даже в коже.
Успешная пересадка лимфоматозной ткани удалась лишь в 1941 г., а пять лет спустя Бурместер с сотрудниками (Исследовательская лаборатория по птицеводству, Ист Лэнсинг, штат Мичиган) сообщил о первой успешной перевивке бесклеточным экстрактом. А еще через десять лет появились первые вакцины. 
ПЕРЕДАЧА ЛИМФОМАТОЗА ПТИЦ
Фиг. 36.
Первая защитная инъекция против рака стала реальностью. Радость победы несколько омрачилась тем, что успех был достигнут «пока лишь» в отношении вирусных опухолей.*
*Единственной внедренной в практику вакциной против рака является вакцина, созданная под руководством проф. Н. П. Мазуренко в Онкологическом научном центре АМН СССР. — Прим. перев.
В Ист Лэнсинге предпринимались энергичные попытки выяснить, каким образом распространяется лимфоматоз. Были обнаружены два пути:
- Заболевание может передаваться потомству через яйцо (так называемая «конгенитальная» или «вертикальная» инфекция, фиг. 36).
- Наблюдалось и прямое заражение: если кур здорового штамма поместить вместе с больными птицами, то здоровые птицы также заболевают лимфоматозом. Более тщательное изучение показало, что инфекция передается по воздуху, но при этом заражаются лишь цыплята («горизонтальная» инфекция).
Таким образом, лимфоматоз цыплят имеет характер классического вирусного заболевания, так же как и эпидемический грипп или тривиальный насморк. «Разве не представляло бы интереса, если бы и другие опухолевые вирусы могли распространяться подобно простому насморку?» — спрашивает Р. Дж. Хюбнер из Национального института здравоохранения. Конечно, это интересно, но не слишком радостно.
Однако тщательные исследования до сих пор не позволили сделать вывод о том, что опухоли человека могут передаваться путем инфекции. Подобные исследования невероятно трудны, поскольку необходимо учитывать крайне длительный латентный период после успешного «заражения», прежде чем опухоль может быть диагностирована. Получение четкого анамнеза в таких случаях возможно лишь в редких случаях. Если бы от заражения вирусом гриппа до проявления болезни проходили десятилетия, то этиология этого заболевания скорее всего не была бы сегодня столь ясной.
Вирус саркомы Рауса (ВСР)
Вирус саркомы Рауса, безусловно, опухолевый вирус номер один. По поводу того, являются ли лейкозы кур настоящим раком, много спорили. Однако в случае солидной саркомы было значительно легче решить, опухоль это или нет.
Пейтону Раусу, молодому патологу из Рокфеллеровского университета, первому удалось перевить спонтанную саркому кур с помощью бесклеточного экстракта (1910). Он приготовил экстракт из саркомы груди курицы породы плимут рок, очистил его пропусканием через бактериальные фильтры и ввел в грудную мышцу молодых цыплят той же породы. У некоторых птиц развились опухоли, которые метастазировали в легкие, печень и другие органы так же, как и первоначальная опухоль. Раус был уверен, что при помощи этого экстракта ему удалось индуцировать истинные опухоли. Сомнений в том, что в процессе замешан вирус, не оставалось. И все же ученый сохранял осторожность и без лишнего риска назвал свой вирус саркомы «опухолевым агентом». Несмотря на это, ученые не удостоили его своим вниманием, а маститые исследователи в области клеточной патологии отказались принять гипотезу Рауса даже в такой формулировке- чтобы поверить в «бесклеточный рак», одного вируса им было мало.
И действительно, трудности с бесклеточным пассированием опухоли все возрастали. Бесклеточные препараты обычно содержал мало вирусов, результатом чего в лучшем случае был низкий процент зараженных животных- случалось, что перевивка и вовсе не удавалась. «Опухоли, богатые вирусом,— это искусственный лабораторный продукт,— так заявлял даже Оберлинг, восторженный апологет общей вирусной этиологии рака,— искусственная форма, которую получают путем продолжительной перевивки на очень молодых животных в течение длительного периода времени».
Вирус папилломы Шоупа у кроликов
У диких кроликов, прозванных «хлопковый хвостик» и обитающих в штатах Канзас и Айова (США), издавна отмечались бородавчатые разрастания. Некоторые бородавки были настолько велики, что охотники называли их «рогами».
В начале 30-х годов Р. Е. Шоуп попытался перевить такие опухоли с помощью бесклеточных экстрактов домашним кроликам. Опухоли измельчали, фильтровали, а фильтрат втирали в кожу кроликов после предварительного ее повреждения наждачной бумагой. Первые папилломы появлялись примерно через неделю.
Дикие кролики также могли заражаться с помощью таких экстрактов, но при этом наблюдались важные различия (фиг. 37):
- У диких кроликов опухоли растут медленно и, как правило, ведут к образованию больших ороговевающих бородавок («папиллом»). Их можно соскоблить, в результате чего возможно даже спонтанное выздоровление (самоизлечение). У домашних кроликов папилломы растут быстрее и с меньшим ороговением, чем у диких кроликов.
- Сам вирус у домашних и диких кроликов ведет себя по-разному. Вирусы в медленно растущих папилломах (у диких кроликов) можно наблюдать под электронным микроскопом и даже переносить на других животных с помощью бесклеточных экстрактов. Опухоли же домашних кроликов не содержат свободных вирусов. Экстракты из таких опухолей не вызывают опухолей у других кроликов.
Поэтому никому бы и в голову не пришло, что опухоли домашних кроликов являются вирусными. Ведь, хотя они
ВИРУС ПАПИЛЛОМЫ ШОУПА
Фиг. 37.
и вызываются вирусом, самого-то вируса в опухолях не обнаруживается. Разумеется, он не исчезает бесследно. И здесь мы можем говорить о маскированном вирусе. Что это означает на молекулярно-биологическом уровне, мы узнаем из последующих глав.
